Angiogeneza terapeutică (numită și șuntare biologică ) este o tactică de stimulare a formării de noi vase de sânge pentru tratamentul sau prevenirea stărilor patologice caracterizate prin scăderea acestei funcții [1] .
Nevoia de angiogeneză terapeutică se concentrează în zona formelor distale de ischemie cronică a membrelor inferioare (CLLI), boli coronariene , infarct miocardic , în care metodele chirurgicale de tratament sunt fie imposibile, fie insuficient de eficiente, asociate cu o frecvență ridicată. de contraindicații și complicații [2] [3] .
Conceptul de angiogeneză terapeutică a început să se dezvolte după lucrările lui J. Folkman , care a dezvoltat o teorie despre dezvoltarea și menținerea unei aprovizionări adecvate cu sânge cu ajutorul factorilor de creștere angiogene în țesuturile tumorale.
După identificarea factorilor de creștere a vaselor de sânge, cercetătorii au început să testeze ipoteze privind stimularea angiogenezei în tratamentul stărilor ischemice. Pentru prima dată în practica clinică, angiogeneza terapeutică a fost folosită de J. Isner. În 1994, unui pacient de 71 de ani, în stare gravă, cu ischemie critică a membrelor inferioare (CLLI), gradul IV, conform clasificării A.V. Pokrovsky-Fontein, i s-a introdus gena VEGF-165 într-un vector plasmidic [4] [ 4]. 5] .
Următorul investigator clinic a fost I. Baumgartner, care a efectuat o serie de studii la pacienții cu CLLI, a descris și clasificat posibile efecte secundare [6] .
În mod convențional, există două procese care stau la baza angiogenezei terapeutice: angiogeneza și vasculogeneza [7] .
Vasculogeneza este procesul de formare in situ a vaselor de sânge din celulele progenitoare endoteliale (EPC), care migrează și fuzionează cu alte celule progenitoare endoteliale în capilare și se diferențiază în celule endoteliale pentru a forma noi vase. Această formă este cea mai frecventă în perioada embrionară [8] .
Angiogeneza include prelungirea vaselor deja formate și este un proces de încolțire a noilor capilare, inclusiv activarea celulelor endoteliale, degradarea matricei extracelulare, proliferarea și migrarea endoteliocitelor și formarea de structuri vasculare primare foarte permeabile. Ulterior, stabilizarea și „creșterea” structurilor vasculare primare are loc datorită recrutării de celule de alt tip: pericite și celule musculare netede, rezultând organizarea unei rețele vasculare tridimensionale complexe [8] .
Principalul factor stimulator al angiogenezei în condiții fiziologice și patologice este lipsa oxigenului. Hipoxia stimulează formarea majorității factorilor angiogenici și, mai ales, principalul regulator al angiogenezei atât în perioada embrionară, cât și în perioada postnatală de dezvoltare a organismului - factorul de creștere a endoteliului vascular (VEGF) și receptorii săi (VEGF-R). Au fost identificați peste 20 de factori care stimulează sau inhibă procesul de angiogeneză (Tabelul 1). Unii factori, în funcție de doză, pot fi atât inductori ai angiogenezei, cât și inhibitori [9] [10] . În prezent, termenul „angiogeneză terapeutică” include ambele procese descrise mai sus pentru creșterea noilor vase de sânge [11] [12] [13] .
Tabelul 1 - „Inductori și inhibitori ai angiogenezei”
Inductori de angiogeneză | Inhibitori ai angiogenezei |
---|---|
Factorul de creștere endotelial vascular (VEGF) Factorul de creștere a fibroblastelor (FGF) |
Endostatină Vasostatin |
Pentru procesul de angiogeneză terapeutică sunt utilizate diferite abordări terapeutice:
Cunoscând în detaliu efectele fiziologice ale factorului de creștere endotelial vascular și având o experiență pozitivă în utilizarea factorilor proteici care stimulează hematopoieza, oamenii de știință au sintetizat molecule proteice ale factorului de creștere a endoteliului vascular și factorului de creștere a fibroblastelor de bază (bFGF).
Primele studii clinice necontrolate la pacienții cu boală coronariană și la pacienții cu ischemie critică a membrelor inferioare (CLLI) folosind proteine recombinante au arătat rezultate preliminare încurajatoare în ceea ce privește eficacitatea. Cu toate acestea, datele din studiile dublu-orb, controlate cu placebo au fost mai puțin optimiste. Două studii mari care au testat administrarea intracoronară a factorilor de creștere recombinanți (VEGF în studiul VIVA la 178 de pacienți CAD care nu erau candidații optimi pentru revascularizare chirurgicală sau endovasculară; FGF-2 în primul studiu la 337 de pacienți similari) nu au găsit diferențe cu rezultă în grupuri placebo.
În studiul TRAFFIC (FGF-2 a fost administrat de două ori în artera femurală la pacienții cu CLLI), în care o creștere mai pronunțată a timpului de mers fără durere la cei care au primit FGF-2 în primele 3 luni. s-a echilibrat după 6 luni. prin creșterea timpului de mers fără durere în grupul placebo. Cu toate acestea, rezultatele acestui studiu au ridicat un anumit optimism cu privire la posibilitatea utilizării FGF-2 recombinant în CLLI.
Este posibil ca eșecul studiilor controlate privind angiogeneza terapeutică folosind factori de creștere recombinanți să se fi datorat unei metode incorect alese de introducere a factorului. Proteinele recombinante au un timp de înjumătățire scurt în fluxul sanguin, în plus, s-a demonstrat că prin calea de administrare intravasculară o foarte mică parte a proteinei este reținută în miocard (0,1% pentru administrarea intravenoasă și 5% pentru administrarea intracoronară). ). Pentru utilizarea eficientă a factorilor de creștere recombinanți, este necesară introducerea lor local în miocard sau mușchii scheletici sub formă de complexe cu proteine de matrice care asigură eliberarea locală pe termen lung a factorului [14] .
Formarea de noi vase este considerată în prezent ca două procese interdependente - angiogeneza și vasculogeneza. Vasculogeneza implică participarea celulelor progenitoare endoteliale ale măduvei osoase (EPC), care se deplasează la locul formării noilor vase, unde se diferențiază în celule endoteliale deja existente. Cea mai bine studiată metodă de terapie celulară pentru bolile ischemice ale extremităților este stimularea eliberării celulelor EPC în fluxul sanguin, izolarea acestora din fluxul sanguin și introducerea în zona ischemică. Pe baza analizei preclinice și a unui număr de studii clinice, se poate concluziona că introducerea precursorilor de endoteliocite sau stimularea eliberării precursorilor de celule endoteliale accelerează formarea vaselor colaterale, minimizând în același timp zona de leziuni ischemice. Cu toate acestea, procesul necesită un laborator special echipat, iar numărul de celule obţinute variază de obicei.
Mecanismul acțiunii angiogenice a celulelor stem (SC) derivate dintr-un organism adult include probabil efecte paracrine asociate cu activitatea secretorie a celulelor și diferențierea lor în celule vasculare specifice, precum și fuziunea cu celulele tisulare. Greutatea specifică a fiecăruia dintre aceste mecanisme nu a fost pe deplin determinată, iar datele experimentale sunt destul de contradictorii. Cu toate acestea, în mare măsură, stimularea neovascularizării cu introducerea SC se datorează activității lor secretoare. Acest lucru este confirmat de faptul că a fost observată o creștere a numărului de vase în miocardul animalelor de experiment odată cu introducerea aproape tuturor tipurilor de celule utilizate pentru terapia celulară: celule hematopoietice și mezenchimale ale măduvei osoase, precursori EC (circulante și măduva osoasă), celule obținute din sângele din cordonul ombilical și chiar din mioblaste scheletice [14] [15] .
O alternativă la terapia cu proteine recombinate poate fi terapia genică . Două tipuri de sisteme vectoriale predomină, care sunt utilizate pentru a furniza o genă terapeutică în regiunea ischemică: plasmide și adenovirusuri recombinate [16] .
Spre deosebire de proteinele recombinate, constructele genetice lucrează în țesutul țintă de la una până la câteva săptămâni și asigură o creștere mai puțin bruscă și mai lungă a conținutului de factor angiogenic, ceea ce evită injecțiile frecvente și repetate, care, la rândul lor, evită sensibilizarea organismului [14] . În studiile preclinice pe animale, utilizarea plasmidelor ADN a demonstrat că expresia genelor durează de la câteva zile până la câteva luni, cu o probabilitate destul de scăzută de transmitere ulterioară. Această perioadă este considerată relativ scurtă în comparație cu vectorii virali, ceea ce reprezintă un factor de siguranță pentru prepararea bazată pe vectorul plasmidic. Plasmidele sunt distruse atât extracelular, cât și intracelular de către nucleaze , ceea ce asigură localizarea și limitarea în timp a procesului. În timpul unui număr mare de studii de terapie genică pentru stimularea angiogenezei, au fost utilizate în principal injecții locale pentru a obține siguranță și eficacitate maximă [17] .
Utilizarea vectorilor adenovirali se caracterizează printr-o eficiență ridicată a transferului de material genetic. Dar trebuie luat în considerare faptul că anticorpii adenovirali sunt adesea prezenți în corpul uman, reducând eficiența transferului la un nivel de 5% - un nivel comparabil cu cel caracteristic al transferului de gene non-virale. De asemenea, transferul de gene virale necesită măsuri speciale de biosecuritate, care nu sunt necesare pentru vectorii de transfer de gene non-virali. Problemele de siguranță se reflectă și în incidența crescută a evenimentelor adverse în studiile clinice cu vectori adenovirali: febră tranzitorie, proteina C reactivă crescută, enzime hepatice crescute și titruri de anticorpi adenovirali [18] .
Realizarea informațiilor conținute în plasmidă sau virusul recombinant are loc ca urmare a sintezei proteinelor. Sinteza se desfășoară în mod tradițional ( transcriere , traducere ). Formarea factorului de creștere angiogenic provoacă o serie de modificări fiziologice care conduc la creșterea unui nou vas. Un număr mare de factori angiogenici sunt implicați în procesul de angiogeneză, dar cea mai activă citokină proangiogenă este factorul de creștere a endoteliului vascular (VEGF), care este și cel mai studiat atât în studiile preclinice, cât și în cele clinice.
Procesul de creștere a vaselor cu participarea sa poate fi descris în următoarea secvență [11] :
Absența unui pat vascular în implanturile plasate, precum și dezvoltarea și integrarea sa insuficient de rapidă în rețeaua vasculară a zonei primitoare, este una dintre cele mai importante probleme asociate cu „eșecul” implantului de a „funcționa”. Soluția problemei vascularizării implanturilor artificiale se dezvoltă în două moduri: 1 - crearea condițiilor de vascularizare activă după implantare folosind diverse structuri de bioinginerie (folosind factori de creștere, celule stem); 2 - crearea rețelei vasculare înainte de implantarea în organism in vitro [19] .
Preparatele de terapie genică pe bază de plasmide care codifică factorii de creștere a endoteliului vascular sunt utilizate pentru modificarea angiogenică ( vitalizarea ) materialelor fibroase sintetice [7] . Astfel de materiale modificate activate de gene sunt folosite pentru a crea matrici vascularizate de organe și țesuturi bioinginerești [7] [20] .
La solicitarea de publicații în baza de date referitoare la angiogeneza terapeutică și factorii de creștere s-au obținut următoarele statistici:
Tip de solicitare | Numărul de rezultate citate |
---|---|
Angiogeneza terapeutică VEGF | 7 962 |
Angiogeneza terapeutică FGF | 406 |
Angiogeneza terapeutică HGF | 278 |
Studiul clinic este dominat de constructe de terapie genică care poartă gena VEGF. Tabelul nr. 2 reflectă studiile majore efectuate și în curs de desfășurare cu aceste medicamente prototip.
Tabelul 2. Studii clinice ale constructelor de terapie genică cu gena VEGF
Gene | Boala | Vector | Calea de administrare | Rezultat | Denumirea studiului | Sursă literară |
---|---|---|---|---|---|---|
VEGF-A 165 | HINK (inclusiv KINK) | plasmidă ADN | Intramuscular | Îmbunătățirea perfuziei | optsprezece | |
VEGF-A 165 | boală cardiacă ischemică | plasmidă ADN | Intramiocardic prin minitoracotomie | Îmbunătățirea perfuziei | 19-23 | |
VEGF-A 165 | boală cardiacă ischemică | plasmidă ADN | Introducere în cavitatea inimii cu ajutorul unui cateter | Îmbunătățirea perfuziei | 24 | |
VEGF-A 165 | boală cardiacă ischemică | plasmidă ADN | Introducere în cavitatea inimii cu ajutorul unui cateter | Nicio diferență față de placebo | EUROINJECT-ONE | 25.26 |
VEGF-A 165 | boală cardiacă ischemică | plasmidă ADN | Introducere în cavitatea inimii cu ajutorul unui cateter | Nicio diferență față de placebo | DE NORD | 27 |
VEGF-A 165 | boală cardiacă ischemică | plasmidă ADN | intramiocardic | Îmbunătățirea perfuziei și a funcției cardiace | GENEZA I | 28 |
VEGF-A 165 | HINK (inclusiv KINK) | plasmidă ADN | Intramuscular | Eșecul indicatorului principal și final (amputație). Îmbunătățirea performanței clinice. | 29 | |
VEGF-A 165 //FGF-2 | boală cardiacă ischemică | plasmidă ADN | Introducere în cavitatea inimii cu ajutorul unui cateter | Nicio îmbunătățire a perfuziei; beneficiu clinic redus | VIF-CAD | treizeci |
VEGF-A 165 | HINK (inclusiv KINK) | Plasmidă/lipozom ADN sau vector adenovirus | Intra-arterial după angioplastie transluminală percutanată | Îmbunătățirea aprovizionării cu sânge pe termen scurt, la a 10-a perioadă de urmărire nu există diferențe în numărul de amputații și alte evenimente adverse | 31 | |
VEGF-A 165 | boală cardiacă ischemică | Plasmidă/lipozom ADN sau vector adenovirus | Intra-arterial după intervenție coronariană percutanată | Perfuzie îmbunătățită pe termen scurt; la a 8-a perioadă de urmărire, nu există diferențe în ceea ce privește numărul de decese și alte evenimente adverse | PISICĂ | 32 |
VEGF-A 121 | HINK (inclusiv KINK) | Vector adenovirus | Intramuscular | Fara efect | RAVE | 33 |
VEGF-A 121 | boală cardiacă ischemică | Vector adenovirus | Intramiocardic în timpul grefei de bypass coronarian sau minitoracotomiei | Perfuzie fără îmbunătățire; ameliorare clinică | REVASC | 34.35 |
VEGF-A 121 | boală cardiacă ischemică | Vector adenovirus | Introducere în cavitatea inimii cu ajutorul unui cateter | Terminat devreme - ineficient | NOVA | 36 |
VEGF-D | boală cardiacă ischemică | Vector adenovirus | Introducere în cavitatea inimii cu ajutorul unui cateter | CAT301 | http://clinicaltrials.gov/show/NCT01002430 | |
VEGF-D | Accesul arteriovenos la pacienții în hemodializă | Vector adenovirus | Vectorul este injectat în bucla de colagen | Anulat | AVANTAJĂ AVANTAJĂ | http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00895479 |
Proteina deget de zinc, promotor VEGF-A | HINK (inclusiv KINK) | plasmidă ADN | Intramuscular | http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00080392 | ||
Proteina deget de zinc, promotor VEGF-A | scleroza laterala amiotrofica | plasmidă ADN | Intramuscular | http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00748501 | ||
Proteina deget de zinc, promotor VEGF-A | Polineuropatia diabetică | plasmidă ADN | Intramuscular | http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01079325 | ||
VEGF-A 165 | Polineuropatia diabetică | plasmidă ADN | Intramuscular | Ameliorarea simptomatică | 37 |
Abrevieri: IHD — cardiopatie ischemică; HINK - ischemia cronică a extremităților inferioare; KINK - ischemie critică a extremităților inferioare
Primul și singurul medicament de terapie genică pentru angiogeneza terapeutică a fost înregistrat în Rusia în 2011 (data Republicii Uzbekistan -28.09.2011). Medicamentul este un acid dezoxiribonucleic suprarulat cu plasmid pCMV-VEGF165 care codifică factorul de creștere endotelial vascular uman. Indicații pentru utilizarea medicamentului: în terapia complexă pentru revascularizare în ischemia extremităților inferioare de origine aterosclerotică (gradul IIa-III conform A.V. Pokrovsky-Fontein).
Medicamentul a intrat pe piață sub denumirea comercială „ Neovasculgen ”. Se administreaza local, intramuscular, cat mai aproape de zona ischemica si stimuleaza dezvoltarea circulatiei colaterale. [2, 38, 39]
Conform rezultatelor studiilor clinice ale medicamentului rusesc, pot fi remarcate următoarele caracteristici clinice ale angiogenezei terapeutice:
Tabelul 3. Rezultatele utilizării unui medicament bazat pe un acid nucleic (Neovasculgen) care codifică VEGF în terapia conservatoare complexă [17] .
Index | De bază | 90 de zile (n=44) | 1 an (n=39) | 2 ani (n=19) | |||
Valoare absolută | Tendință (%) | Valoare absolută | Tendință (%) | Valoare absolută | Tendință (%) | ||
DBH (m) | 125±17,6 | 302±223* | ↑140,4 | 551±432* | ↑338,7 | 826,3±654* | ↑560,8 |
PoI | 0,54±0,16 | 0,62±0,14 | ↑15 | 0,65±0,15* | ↑20.4 | 0,54±0,2* | |
TcPO2 mmHg Artă. | 63±19 | 76±7* | ↑21 | 77,6±6* | ↑23.2 | 88,2±9* | ↑40 |
* diferențe semnificative statistic față de valoarea inițială (p≤0,05, testul Wilcoxon neparametric).
La evaluarea dinamicii indicatorilor, luând în considerare gradul inițial de ischemie, sa constatat că pentru toate grupele de pacienți (IIA, IIB, stadiul III de ischemie) o dinamică pozitivă persistentă caracteristică. Astfel, distanța de mers fără durere a crescut într-o măsură mai mare în ischemia moderată și severă, fapt dovedit de creșterea cu 90 de zile. cu 160% și 173% cu IIB și III Art. ischemie, respectiv. Pare foarte semnificativ faptul că ABI la cel mai sever grup de pacienți a crescut cu mai mult de 0,1 de la nivelul de 0,33±0,08 la 0,46±0,07 după 90 de zile. și până la 0,48±0,1 într-un an. Aceeași tendință s-a observat și în ceea ce privește TcPO2 - la pacienții mai severi s-a remarcat un răspuns mai pronunțat la terapie (o creștere de 35,2% după 90 de zile și 32,5% după un an).
Tabelul 4. Rezultatele utilizării unui medicament bazat pe un acid nucleic (Neovasculgen) care codifică VEGF în terapia conservatoare complexă [21] .
Perioada de observare | DBH, m | PoI | T cu R O2 mm. rt. Artă. | |||||||
2a | 2b | 3 | 2a | 2b | 3 | 2a | 2b | 3 | ||
De bază | Valoare absolută | 293,5±132 (n=7) |
107,85±2,2 (n=24) |
48,35±2,7 (n=13) |
0,83±0,05 (n=7) |
0,58±0,09 (n=24) |
0,33±0,08 (n=13) |
77,3±6,3 (n=3) |
72,8±4,8 (n=24) |
54±16 (n=13) |
90 de zile | Valoare absolută | 708±492 * (n=7) |
280,3±136,5 * (n=24) |
132±58,5 * (n=13) |
0,86±0,03 (n=7) |
0,63±0,1 (n=24) |
0,46±0,07 * (n=13) |
82,7±6,2 (n=3) |
83±3 * (n=24) |
73±11 * (n=13) |
Tendință, % | ↑141.2 | ↑160 | ↑173 | ↑3.6 | ↑8.6 | ↑39.4 | ↑6.9 | ↑14 | ↑35.2 | |
1 an | Valoare absolută | 1195,5±585 * (n=7) |
367,35±285,9 *' n=23) |
215±152 * (n=9) |
0,86±0,13 * (n=7) |
0,65±0,16 (n=23) |
0,48±0,1 * (n=9) |
83,1±5,9 (n=3) |
84,74±5,2 * (n=23) |
71,53±13 * (n=9) |
Tendință, % | ↑307,3 | ↑243,3 | ↑344 | ↑3.6 | ↑12 | ↑45,5 | ↑7.5 | ↑16.4 | ↑32,5 |
* diferențe semnificative statistic față de valoarea inițială
' diferențe semnificative statistic între 90 de zile. și 1 an (p≤0,05, testul Wilcoxon neparametric).
Bioinginerie | |
---|---|
Domenii de bioinginerie | |
Articole similare |
|
Oamenii de știință | |
Popularizatori |